Prečítajte si tiež:
|
Na liečebné účely sa používa tráva a kvety lipnice lúčnej. Listy, kvety a korene lipnice lúčnej obsahujú flavonoidy, fytoncídy, steroidy, terpény, glykozidy, triesloviny, škrob, silicu, vanilín a hlavne vo veľkom množstve vitamín C. Bylina lúčna obsahuje 0,2 % silice ( zložky z toho metylsalicylát a jeho biosid gaultherín, salicylaldehyd, vanilín), fenolové glykozidy (monotropozid, primverozid, salicín, spireín), flavonoidy (4%: avikularín, hyperozid, spireozid), triesloviny - 15%, steroidy, kumaríny, , vitamín C, mikroelementy.
Pozrime sa bližšie na pôsobenie a vlastnosti chemických zlúčenín lipnice lúčnej.
Vitamín C. Podieľa sa na biosyntéze kortikosteroidných hormónov, ktoré sú zodpovedné za adaptačné reakcie tela; zvyšuje imunitu; odstraňuje zápal; stabilizačný účinok na spojivové tkanivo; zlepšuje psycho-emocionálny stav, pretože ovplyvňuje tvorbu dopamínu, norepinefrínu, ako aj serotonínu a endorfínov.
Taníny. Tieto látky precipitujú protoplazmatické proteíny, čím pôsobia na sliznice buď dráždivo alebo sťahujúco (všetko závisí od koncentrácie roztoku). Vlastnosti: adstringentný; hemostatické; antioxidant.
Fenolové zlúčeniny (monotropitín, spireín). Vlastnosti: stimulačné (aktivujú fungovanie kôry nadobličiek); antiseptikum; diuretikum; adaptogénne (zvyšujú obranyschopnosť organizmu); spazmolytikum; sedatívum; choleretikum; hemostatický.
Kyselina salicylová. Pôsobenie: normalizuje priepustnosť kapilár, čím zabraňuje opuchu tkaniva; podieľa sa na tvorbe zápalových mediátorov; zastavuje biosyntézu prostaglandínov, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri vzniku zápalu, ako aj bolesti, ktorá zmierňuje zápal.
Obrázok 5.1 – Kyselina salicylová
Flavonoidy: avicularín. Vlastnosti: protizápalové; antialergické; antivírus; antikarcinogénne; antioxidant; choleretikum; protivredový; diuretikum; spazmolytikum.
Obrázok 5.2 – Avicularin
Katechíny. Tieto látky neutralizujú voľné radikály, čím zabraňujú vzniku rakoviny. Katechíny navyše odolávajú účinkom baktérií a zabraňujú deštrukcii buniek, čím výrazne spomaľujú proces starnutia organizmu.
Fenolkarboxylové kyseliny. Akcia: zmiernenie zápalu; urýchliť proces vylučovania žlče; zlepšiť funkciu obličiek; stimulovať antitoxickú funkciu pečene.
Esenciálne oleje. Zloženie: metylsalicylát a salicín. Účinok éterických olejov: normalizovať fungovanie kardiovaskulárneho systému; zmierniť kašeľ; zvýšiť oddelenie hlienu od priedušiek; zlepšiť fungovanie gastrointestinálneho traktu. Vlastnosti: baktericídny; protizápalové; antiseptikum; stimulujúce; sedatívum.
Obrázok 5.3 – Metylsalicylát Obrázok 5.4 – Salicín
Mastné kyseliny. Pôsobenie mastných kyselín: podieľa sa na procese tvorby energie; podieľať sa na stavbe membrán, ktoré tvoria kostru buniek; normalizovať metabolizmus, sú súčasťou rôznych lipidov.
Glykozidy. Vlastnosti: diuretikum; antimikrobiálne; sedatívum; laxatívum; expektorans; vazodilatátor; dezinfekčný prostriedok. škrob. Používa sa ako obalový prostriedok pri liečbe zápalových gastrointestinálnych ochorení. Okrem toho škrob patrí do triedy ľahko stráviteľných sacharidov, ktoré po premene na glukózu rýchlo nasýtia telo energiou.
Obrázok 5.5 – Škrob
Vosk. Má baktericídne a adstringentné vlastnosti, preto sa používa pri liečbe ťažko sa hojacich rán a rôznych kožných ochorení.
V roku 1828 izoloval mníchovský lekárnik Johann Büchner z vŕbovej kôry protizápalovú látku salicín, ktorej hydrolýzou vznikla kyselina salicylová a v roku 1838 taliansky chemik R. Piria izoloval kyselinu spireovú z lipnice lúčnej (Spiraea vinosa), ktorá sa ukázala ako tzv. byť derivátom kyseliny salicylovej. Ukázalo sa, že veľa kyseliny salicylovej je v lipnici - Spiraea salicifolia, a potom Felix Hofmann, zamestnanec nemeckej spoločnosti Bayer, vyvinul technológiu organickej syntézy kyseliny acetylsalicylovej, ktorá dostala obchodný názov „aspirín“. . Tento názov sa skladá z dvoch častí: „a“ z acetylu a „spira“ zo Spiraea. V lipnici je aspirín v glykozylovanej forme. Nedávno boli zo semien a koreňov lipnice lúčnej izolované diterpénové alkaloidy, nazývané spiramíny a spiratíny. Ich pôsobenie je podobné gáforu a kofeínu, no ich užívanie nespôsobuje zvýšenie krvného tlaku. Vedci sa domnievajú, že spiramíny chránia mozgové bunky pred nedostatkom kyslíka. Z lipnice japonskej boli izolované látky, ktoré zabraňujú tvorbe krvných zrazenín.
Triesloviny lipnice lúčnej sa oxidáciou menia na látky krvavej farby - flobafény .
| | 3 | | | | | | | |
Sekcia komplexne skúma zákonitosti a mechanizmy biologického pôsobenia fenolových zlúčenín – veľkej skupiny organických látok všadeprítomných v rastlinnom svete. Spolu s bielkovinami, nukleovými kyselinami, sacharidmi a inými zlúčeninami vykonávajú dôležité funkcie v rastlinných bunkách a tkanivách, ako súčasť potravinových produktov, ako aj rôznych tradičných a moderných liekov, vstupujú do ľudského tela a majú výrazný vplyv na fungovanie rôznych orgánov.
Určené pre lekárov, biológov a biochemikov.
Fenoly ako lieky
Zoznámenie sa s hlavnými prejavmi fyziologickej a farmakodynamickej aktivity rastlinných fenolov presvedčivo ukázalo, že mnohé z nich majú veľkú perspektívu využitia pri liečbe a prevencii ľudských chorôb.
Literatúra
Hlavné triedy organických zlúčenín: bielkoviny, nukleové kyseliny, tuky, ako aj minerálne soli a stopové prvky potrebné pre život sú študované do hĺbky a komplexne. Státisíce strán usilovných pozorovaní, nespočetné množstvo experimentov, nádejí a sklamaní tisícov bádateľov, spory a diskusie, omyly a objavy – to je to, čo sa skrýva za lakonickými líniami učebníc biochémie.
Proteíny, pozostávajúce z vodíka, kyslíka, dusíka a síry, skutočne plnia najdôležitejšie životné funkcie. Spolu s tukom podobnými látkami (lipidmi) tvoria biologické membrány – hlavné štruktúry, z ktorých sú postavené bunky. - hlavné motory, katalyzátory metabolizmu - najdôležitejší životný proces. Proteíny-hormóny sú prostriedkom regulácie a kontroly v stroji života. V tele sú kontraktilné proteíny, pôsobia v kostrových svaloch, vykonávajú pohyb klkov, pohyb bolusu potravy tráviacim traktom; transportujú proteíny, prenášajú na povrch svojich obrovských molekúl mnoho životne dôležitých látok; Protilátkové proteíny sú drobnými obrancami nášho vnútorného sveta pred útokmi neviditeľných nepriateľov - baktérií a vírusov. Neexistuje žiadna forma životnej aktivity, žiadny biologický proces, v ktorom by proteíny nehrali primárnu úlohu.
Proteíny, ktoré boli prvýkrát objavené ako súčasť bunkového jadra, sa stali známymi až neskôr a ich účel v tele sa naplno presadil až v posledných desaťročiach. Úzko súvisí s úlohou bielkovín. Veľké molekuly nukleových kyselín (najväčšie z nich pozostávajú zo stoviek tisíc až miliónov uhlíka, vodíka, kyslíka a dusíka) ukladajú vo svojich dlhých vláknach, v poradí svojich atómových skupín, dedičnú pamäť buniek, informácie o štruktúra a produkcia bielkovín.
Sacharidy a tuky majú oveľa jednoduchšiu štruktúru a ich úloha v tele je menej rôznorodá. Spálením v tkanivách v procese pomalej biologickej oxidácie sa vzdávajú svojej energie na udržanie teploty živého tela a na vykonávanie procesov biosyntézy organických zlúčenín, ktoré potrebuje. Tuky a tukom podobné látky tvoria spolu s bielkovinami súčasť biologických membrán, na povrchu ktorých prebiehajú všetky najdôležitejšie životné procesy. Sacharidy (nazývajú sa tak, pretože sú postavené z uhlíka, vodíka a kyslíka a posledné dva prvky sú v nich obsiahnuté v rovnakom pomere ako vo vode, 2:1), najmä veľké molekuly polysacharidov, zohrávajú úlohu energetická rezerva (škrob, glykogén). Niektoré z nich sú napríklad súčasťou obalu rastlinných buniek, tvoria vlákna a slúžia ako dôležitý nosný materiál v rastlinných tkanivách.
Štruktúra a životne dôležitá úloha vitamínov, ich samotná existencia sa stala známou až v 20. storočí. Ich potreba je malá, ale sú nevyhnutné: pri ich nedostatku alebo nedostatku človek vážne ochorie a môže dokonca zomrieť na pelagru, beriberi alebo. Vitamíny, ktoré vstupujú do tela s jedlom, sú nevyhnutne prítomné v telesných tekutinách nezmenené alebo podliehajú metabolickej aktivácii. Napríklad vitamín B1 sa v tele premieňa na kokarboxylázu (tiamíndifosfát), ktorá má maximálnu aktivitu.
Vo vode rozpustné vitamíny B2, B6, PP, H, kyselina listová (BC) a kyselina pantoténová (B3) zohrávajú v organizme úlohu koenzýmov. Ide o akýsi súbor štandardných nástrojov, pomocou ktorých enzýmové proteíny vykonávajú svoje katalytické funkcie: štiepia alebo spájajú molekuly, prenášajú skupiny atómov z molekúl jednej látky na druhú a urýchľujú priebeh určitých metabolických reakcií.
Vitamíny rozpustné v tukoch (A, D, E, K) sú súčasťou biologických membrán - hlavného konštrukčného prvku buniek. Membrány pozostávajú z dvojitej vrstvy lipidových (tukových) molekúl, lipidového „mora“, v ktorom bielkovinové častice „plávajú“ ako ľadovce. Membrány rozdeľujú bunku na oddelenia, ktoré vykonávajú rôzne funkcie; uskutočňujú prenos molekúl, iónov, elektrických nábojov a základných metabolických reakcií. Vitamíny rozpustné v tukoch stabilizujú štruktúru membrán, chránia ich pred oxidačnou deštrukciou a zabezpečujú normálnu činnosť membránových enzýmov.
Vitamín C vyniká; je rozpustný v telesných tekutinách, ale zjavne nemá koenzýmovú funkciu. Rovnako ako vitamíny rozpustné v tukoch má antioxidačnú aktivitu, ale nie je súčasťou membrán a ako súčasť biologických tekutín tela obmýva ich povrch.
Do polovice 20. storočia. doba veľkých objavov v oblasti štúdia chemického zloženia a štruktúry organických látok akoby pominula. Biochemici sa ponáhľali v honbe za mikroelementmi - látkami prítomnými v živých tkanivách v mizivo malých množstvách, pričom študovali ich úlohu ako kofaktorov enzymatickej katalýzy, urýchľovačov alebo inhibítorov metabolických reakcií.
Ukazuje sa však, že existuje veľká a rôznorodá trieda organických zlúčenín, ktorých biologická úloha stále nie je jasná. Sú to fenolové zlúčeniny. O tých sa bude diskutovať v knihe.
Týchto látok je veľa. Nachádzajú sa v každej rastline, v každej bunke ich tela, v koreňoch a listoch, v plodoch a kôre – kdekoľvek ich vedci hľadajú. Z rastlín bolo izolovaných niekoľko tisíc fenolov a tento zoznam stále rastie. Fenolové zlúčeniny tvoria až 2-3% hmotnosti organickej hmoty rastlín a v niektorých prípadoch až 10% alebo dokonca viac. Samozrejme, takéto rozšírené a početné organické látky musia vykonávať niektoré dôležité, nevyhnutné životné funkcie.
Nedá sa povedať, že o úlohe rastlinných fenolických zlúčenín nie je nič známe. Výskum v tejto oblasti sa vykonáva už viac ako 100 rokov a najmä v posledných desaťročiach sa toho urobilo veľa. Veľmi skoro sa však vyjasnila zvláštna okolnosť. Proteíny a nukleové kyseliny, sacharidy a lipidy sa nachádzajú v tkanivách rastlín aj živočíchov a sú obsiahnuté v približne rovnakých alebo podobných pomeroch. Sú postavené podľa jedného plánu a pozostávajú z rovnakých počiatočných prvkov (aminokyseliny, nukleotidy, mastné kyseliny, monosacharidy). Rastlinná potrava sa v tráviacom trakte bylinožravcov rozkladá na také univerzálne jednoduché zložky, ktoré sú súčasťou vlastných organických zlúčenín týchto živočíchov a potom mäsožravcov. Okrem toho je možné sledovať osud tých istých látok v celom biologickom reťazci, od rastlín po zvieratá a ľudí, a funkcie týchto látok v rôznych častiach reťazca u rôznych druhov, tried a typov organizmov byť približne rovnaké a dokonca podobné.
Úplne iná situácia je s fenolovými zlúčeninami. Ich početnosť a rozmanitosť v rastlinnom svete ostro kontrastuje s prítomnosťou v tkanivách zvierat a ľudí len niekoľkých predstaviteľov fenolového „kráľovstva“, ktoré sú tiež obsiahnuté vo veľmi malých, dokonca zanedbateľných množstvách. A napriek úzkej podobnosti v chemickej štruktúre rastlinných a živočíšnych fenolov sa zatiaľ nikomu nepodarilo úplne s istotou a spoľahlivo dokázať, že medzi nimi existuje rovnaký postupný vzťah ako medzi rastlinnými a živočíšnymi bielkovinami či sacharidmi. Pokusy vysledovať (metódou značených atómov alebo inými modernými vedeckými metódami) osud fenolových zlúčenín rastlinnej potravy v tele zvierat a ľudí dali rovnaký výsledok: prevažná časť rastlinných fenolov sa v tele zvierat spáli skôr a voda , podobne ako sa správajú sacharidy alebo tuky.
Je však úloha uhľohydrátov čisto energetická alebo sa ich časť stále používa pri biosyntéze živočíšnych fenolov? Na túto otázku zatiaľ neexistuje definitívna odpoveď.
Akú funkciu majú rastlinné fenoly v tele zvierat a ľudí, kde sú neustále zásobované potravou? Na túto otázku sa pokúsime odpovedať na stránkach tejto sekcie.
Domov > DokumentLIEČIVÉ RASTLINY A SUROVINY OBSAHUJÚCE FENOLICKÉ ZLÚČENINY (všeobecná charakteristika).
Pojem fenolových zlúčenín, distribúcia v rastlinnom svete.
Úloha fenolových zlúčenín pre život rastlín.
Klasifikácia fenolových zlúčenín.
Biosyntéza fenolových zlúčenín.
Pojem fenolových zlúčenín, distribúcia v rastlinnom svete, úloha fenolových zlúčenín pre život rastlín.
Rastliny sú schopné syntetizovať a akumulovať obrovské množstvo fenolových zlúčenín.
Fenoly sú aromatické zlúčeniny obsahujúce vo svojej molekule benzénový kruh s jednou alebo viacerými hydroxylovými skupinami.
Zlúčeniny obsahujúce niekoľko aromatických kruhov s jednou alebo viacerými hydroxylovými skupinami sa nazývajú polyfenoly.
Nachádzajú sa v rôznych častiach mnohých rastlín – v krycích pletivách plodov, sadeníc, listov, kvetov a
Farbu a vôňu im dodávajú fenolické pigmenty - antokyány;
väčšina polyfenolov -
Aktívne metabolity bunkového metabolizmu,
hrajú dôležitú úlohu v rôznych fyziologických procesoch, ako je fotosyntéza, dýchanie, rast, odolnosť rastlín voči infekčným chorobám, rast a rozmnožovanie;
chráni rastliny pred patogénnymi mikroorganizmami a hubovými chorobami.
Rozširovanie, šírenie.
Z fenolových kyselín sa často vyskytuje kyselina galová a oveľa menej častá je kyselina salicylová (fialová trojfarebná). Fenolové kyseliny a ich glykozidy sú obsiahnuté v Rhodiola rosea.
Do skupiny fenolov s jeden aromatický kruh vzťahovať jednoduché fenoly, fenolové kyseliny, fenolové alkoholy, hydroxyškoricové kyseliny.
Fenoglykozidy je skupina glykozidov, ktorých aglykóny sú jednoduché fenoly, ktoré majú dezinfekčný účinok na dýchacie cesty, obličky a močové cesty.
Fenoglykozidy sú v prírode pomerne rozšírené. Vyskytujú sa v čeľadiach vŕb, brusníc, lomikameňových, crassula atď., a nachádzajú sa v listoch medvedice a brusnice.
Prírodné fenoly často vykazujú vysokú biologickú aktivitu:
Prípravky na báze fenolových zlúčenín sú široko používané ako
Antimikrobiálne, protizápalové, hemostatické, choleretické, diuretické, hypotenzívne, tonizujúce, adstringentné a laxatívne látky.
Fenolové zlúčeniny majú univerzálnu distribúciu vo svete rastlín. Sú charakteristické pre každú rastlinu a dokonca aj pre každú rastlinnú bunku. V súčasnosti je známych viac ako dvetisíc prírodných fenolových zlúčenín. Látky v tejto skupine tvoria až 2-3% hmotnosti organickej hmoty rastlín a v niektorých prípadoch až 10% alebo viac. Fenolové zlúčeniny sa nachádzajú v oboch nižších; huby, machy, lišajníky, riasy a vo vyšších výtrusoch (paprasy, prasličky) a kvitnúcich rastlinách. Vo vyšších rastlinách – v listoch, kvetoch, plodoch, podzemných orgánoch.
Syntéza fenolových zlúčenín sa vyskytuje iba v rastlinách, zvieratá konzumujú fenolové zlúčeniny v hotovej forme a môžu ich iba transformovať
V rastlinách hrajú fenolové zlúčeniny dôležitá úloha.
1. Sú povinnými účastníkmi všetkých metabolických procesov: dýchanie, fotosyntéza, glykolýza, fosforylácia.
Výskum ruského vedca biochemika V.I Palladina (1912) potvrdil a moderným výskumom potvrdil, že fenolové zlúčeniny sú „respiračné chromogény“, t.j. Podieľajú sa na procese bunkového dýchania. Fenolové zlúčeniny pôsobia ako nosiče vodíka v konečných štádiách dýchacieho procesu a sú potom opäť oxidované špecifickými oxidázovými enzýmami.
2. Fenolové zlúčeniny sú regulátory rastu, vývoja a rozmnožovania rastlín. Zároveň majú stimulačné aj inhibičné (spomaľujúce) účinky.
3. Fenolové zlúčeniny sú využívané rastlinami ako energetický materiál, plnia štrukturálne, podporné a ochranné funkcie (zvyšujú odolnosť rastlín voči hubovým chorobám, majú antibiotické a antivírusové účinky).
Klasifikácia fenolových zlúčenín.
Klasifikácia prírodných fenolových zlúčenín je založená na biogenetickom princípe. V súlade s modernými predstavami o biosyntéze a na základe štrukturálnych vlastností uhlíkového skeletu možno všetky fenoly rozdeliť do 8 skupín:
1. Zo 6 - riadkov -
jednoduché fenoly s jedným aromatickým kruhom a jedným alebo viacerými OHgr.
2.C6-Ci-séria fenolkarboxylových kyselín
Z. C 6 - C 2 riadky -
Fenolalkoholy
n-tyrazol
8. (C 6 – C 3 – C 6) n - Fenolické zlúčeniny 4. Séria C 6 – C 3 – deriváty
polyfenolický fenylpropán – hydroxyškoricový
s 
kyslé zlúčeniny, kumaríny, chromóny
triesloviny
7. C 6 – C 2 – C 6 - 6. C 6 – C 3 – C 3 – C 6 - 5. C 6 – C 3 – C 6 – riadky
rad - chinóny, rad - lignany flavonoidy
deriváty
antracén
Biosyntéza fenolových zlúčenín.
Biosyntéza rôznych skupín fenolových zlúčenín prebieha podľa rovnaký princíp diagram, od spoločných predchodcov a cez podobný.stredný Produkty.
Všetky fenolové zlúčeniny v rastlinách vznikajú zo sacharidov (acetát-malonátová dráha) a produktov ich premeny a počas procesu biosyntézy prechádzajú šikimátovou dráhou.
Biosyntéze mnohých fenolových zlúčenín predchádza tvorba aminokyselín – L-fenylalanínu a L-tyrozínu.
Fenolové zlúčeniny vznikajú tromi spôsobmi, prvé dva a tretí sa zmiešajú (samostatné časti tej istej zlúčeniny sa syntetizujú rôznymi spôsobmi).
Acetát-malonátová dráha.
Založili ho americkí vedci Birch a Donovan v roku 1955. Prekurzorom je kyselina octová, ktorá vzniká z cukrov.
V dôsledku postupnej kondenzácie zvyškov kyseliny octovej vznikajú polyketometylénové kyseliny. K adícii dochádza podľa typu „hlava“ - „chvost“ s povinnou účasťou enzýmu koenzým A s medziproduktom tvorby acetyl-koenzýmu A a potom malonyl-koenzýmu, a preto sa nazýva acetát-malonátová dráha). Cyklizácia polyketónov nastáva pôsobením enzýmu syntetázy.
Schéma biosyntézy:
kyselina octová kyselina polyketometylénová
C2-C6-H20
kyselina metylsalicylová s jadrom floroglucinolu
Ak sa reťazec predĺži na 16 atómov uhlíka (8 zvyškov kyseliny octovej), vytvorí sa antracénové jadro.
Acetát-malonátová dráha sa používa na biosyntézu jednoduchých fenolov a derivátov antracénu v hubách a lišajníkoch; antrachinóny z chrysacínovej skupiny kruhov A a C antrachinóny z alizarínovej skupiny vo vyšších rastlinách; krúžky V molekule flavonoidov, gosypolu, obsiahnutom v kôre koreňov bavlníka.
Shikimate spôsob.
Biosyntéza prostredníctvom kyseliny šikimovej, zlúčeniny blízkej aromatickým zlúčeninám. Pri dešifrovaní tejto cesty biosyntézy zohráva hlavnú úlohu vedec B. Davis (1951-55).
Počiatočné produkty biosyntézy sú fosfoenolpyruvát a erytróza-4-fosfát, vznikajúce počas glykolýzy a pentózového cyklu cukrov. V dôsledku série enzymatických reakcií a kondenzácie vzniká kyselina šikimová.
Ďalej, v procese postupných enzymatických reakcií prebiehajúcich za účasti ATP, viac fosfoenolpyruvát, počet dvojitých väzieb sa zvyšuje na dve - vzniká kyselina prefénová, potom na tri - vzniká kyselina fenylpyrohroznová alebo kyselina hydroxyfenylpyrohroznová. Ďalej sa pod vplyvom enzýmov tvoria aromatické aminokyseliny - fenylalanín a tyrozín.
Za účasti enzýmov lyázy amoniaku dochádza k odštiepeniu amoniaku z aminokyselín a vzniku kyseliny škoricovej a kyseliny p-hydroxyškoricovej.
Schéma biosyntézy:
Cesta biosyntézy SHIKIMATE AROMATICKÉ AMINOKYSELINY (1)
fosfo-erytróza-7-fosfo-3-deoxy-3-dehydrochínenol-4-fosfát kyselina D-arabino-heptulová- kyselina pyruvátzónová
Cesta biosyntézy SHIKIMATE AROMATICKÉ AMINOKYSELINY (2)
Sú to východiskové produkty syntézy p- a o fenolov vo vyšších rastlinách, kumaríny, chromóny, lignany, kruh B v molekule flavonoidov, kruh B antrachinónov alizarínovej skupiny vo vyšších rastlinách, hydrolyzovateľné taníny.
Zmiešaný spôsob
Flavonoidy a antrachinóny, deriváty alizarínu, sa syntetizujú zmiešanou cestou. Flavonoidy sú zdrojom syntézy kondenzovaných tanínov.
FENOLOGLYKOZIDY (glykozidy jednoduchých fenolov)
1. Pojem fenologlykozidov.
2. Klasifikácia jednoduchých fenolových zlúčenín.
3. Biosyntéza, lokalizácia, vplyv podmienok prostredia na akumuláciu jednoduchých fenolických zlúčenín.
4. Fyzikálno-chemické vlastnosti.
5. Metódy analýzy surovín obsahujúcich jednoduché fenolové zlúčeniny.
6. Surovinová základňa liečivých rastlín.
7. Vlastnosti zberu, sušenia a skladovania surovín.
8. Spôsoby použitia a aplikácie surovín a prípravkov s obsahom jednoduchých fenolov v medicíne.
Fenologlykozidy sú skupinou glykozidov, ktorých aglykóny sú jednoduché fenoly, ktoré sa hydrolýzou rozdelia na aglykóny obsahujúce jednu alebo viac hydroxylových fenolových skupín na jednom benzénovom kruhu a cukor, ktorý je spojený cez hydroxyl a majú dezinfekčný účinok na dýchacie cesty , obličky a močové cesty.
Okrem fenolických hydroxylov môžu aglykóny obsahovať ako substituenty hydroxymetylové, hydroxyetylové alebo karboxylové skupiny.
Fenoly sa najčastejšie vyskytujú vo viazanej forme, vo forme glykozidov alebo esterov, ale môžu to byť štruktúrne jednotky zložitejších zlúčenín, ako sú flavonoidy, lignany a taníny.
Fenoglykozidy sú v prírode pomerne rozšírené. Vyskytujú sa v čeľadiach vŕb, brusníc, lomikameňových a crassula a nachádzajú sa v listoch medvedice a brusnice.
Najjednoduchšie sú fenyl-O-glykozidy.
Klasifikácia.
V závislosti od povahy substituentov na benzénovom kruhu možno fenologické glykozidy rozdeliť do 3 skupín:
1. skupina: Od 6. riadku
1) jednosýtne fenoly
jednoduché fenoly (monofenoly) – monohydroxyderiváty – zriedkavo sa vyskytuje v rastlinách.
fenol
Samotný fenol sa nachádzal v ihličkách a šiškách Pinus silvestris, esenciálnych olejoch z listov Nicotiana tabacum, Ribes nigrum a lišajníkov.
2) Dihydroxyderiváty – dvojatómové fenoly (difenoly)
a) Pyrokatechol (1,2-dioxybenzén) nachádza sa v listoch ephedry, cibuľových šupinách a grapefruitových plodoch.
b) Najbežnejší z dioxybenzénov hydrochinón (1,4-dioxybenzén).
Jeho glykozidom je arbutín, obsiahnutý v predstaviteľoch čeľadí: Ericaceae (listy medvedice), Vacciniaceae (brusnica), Saxifragaceae (bergénia).
Spolu s arbutínom tieto rastliny obsahujú metylarbutín.
Jeho aglykón je metylhydrochinón
Arbutín metylarbutín
V) Rezorcinol (1,3-dioxybenzén) (alebo m-dioxybenzén) Obsahuje rôzne prírodné živice a triesloviny.
Triatómové fenoly (trifenoly).
Zástupcom trioxybenzénov je floroglucinol (1,3,5-trioxybenzén), vo voľnej forme sa nachádza v sekvojových šištičkách a cibuľových šupinách a vo forme florínového glykozidu - v oplodí rôznych druhov citrusových plodov.
Zložitejšími zlúčeninami sú floroglucidy (floroglucinolové glykozidy), môžu obsahovať jeden floroglucinolový kruh (aspidinol) alebo sú to diméry či triméry (kyseliny flavaspidové a fylixové).
Významné množstvo floroglucidov sa hromadí v podzemkoch samčích papradí.
aspidinol
Skupina 2:
1) Od 6 – Od 1 – riadok – Fenolkarboxylové kyseliny
Fenolové kyseliny sú široko rozšírené v rastlinách, ale nie sú v nich hlavnými biologicky aktívnymi látkami, ide o typické sprievodné látky podieľajúce sa na terapeutickom účinku celkových prípravkov;
Široko rozšírený v rastlinách nasledujúcich čeľadí: strukoviny, sumaky, fialky, brusnice.
Rozšírené n-hydroxybenzoová kyselina
Napríklad, kyselina pyrokatechová charakteristické pre krytosemenné rastliny.
Kyselina galová Možno
hromadia sa vo významných množstvách (v listoch medvedice)
Kyselina salicylová je pomerne vzácny, aglykón glykozidu kyseliny salicylovej obsahuje karboxylovú skupinu:
Jeho metylestery sú súčasťou silíc rastlín z čeľade fialka, breza a vŕba (fialka poľná, plody maliny, majú protizápalové a antipyretické účinky).
3. Od 6 - Od 2 - riadkov - Fenolalkoholy a ich glykozidy sú obsiahnuté v Rhodiola rosea
Salidrosid a salicín.
Aglykóny týchto glykozidov sú 4-hydroxyfenyletanol a 2-hydroxyfenylmetanol (salicylalkohol). Spolu s fenolovými hydroxylmi majú tieto aglykóny alkoholové hydroxylové skupiny a ich glykozidácia môže byť na fenolových a alkoholových skupinách:
Salicylový alkohol
Salicín Salidrosid
(2-hydroxyfenylmetanol)
Salicín získal z vŕbovej kôry francúzsky vedec Leroux v roku 1828. Je ho veľa v listoch a výhonkoch medvedice, brusnice, hrušky a bergénie. V rastlinách ho často sprevádza metylarbutín. Salidroside bol prvýkrát izolovaný v roku 1926 z vŕbovej kôry a neskôr objavený v podzemných orgánoch Rhodiola rosea.
Od 6 – Od 3 – riadkov – hydroxyškoricové kyseliny
Najbežnejšia kyselina kávová a jej zlúčeniny sú:
Kyselina škoricová kyselina n-kumarová kyselina kávová 
Kyselina rozmarínová, kyselina chlorogenová
Kyselina chlorogenová sa nachádza v zelených kávových zrnách (6 %), listoch tabaku (8 %); Kyselina rozmarínová bola prvýkrát nájdená v Rosemary officinalis, ale nachádza sa aj v iných členoch Lamiaceae.
Prekurzorom hydroxyškoricových kyselín je fenylalanín.
Hydroxyškoricové kyseliny majú antimikrobiálnu a antifungálnu aktivitu a vykazujú antibiotické vlastnosti. Hydroxyškoricové kyseliny a ich estery cielene pôsobia na funkciu obličiek, pečene a močových ciest. Obsiahnuté v tráve prasličky roľnej, ľubovníka bodkovaného, kvetín tansy a slamienky piesočnatej.
Fyzikálno-chemické vlastnosti.
Izolované v čistej forme, fenolové glykozidy sú biele kryštalické látky s určitou teplotou topenia, rozpustné vo vode, etanole, nerozpustné v éteri a chloroforme.
Všetky fenolové glykozidy sú opticky aktívne vďaka prítomnosti sacharidovej zložky (zvyčajne glukózy) v ich molekule.
Fenolové glykozidy, podobne ako všetky O-glykozidy, sa vyznačujú schopnosťou hydrolyzovať pri zahrievaní s minerálnymi kyselinami alebo pri termostatovaní pomocou enzýmov.
Počas hydrolýzy dochádza k štiepeniu na sacharidovú zložku a zodpovedajúci aglykón. Aglykóny sú nerozpustné vo vode, ale sú vysoko rozpustné v éteri, chloroforme a etylacetáte.
Jednoduché fenoly majú charakteristické absorpčné spektrá v UV a viditeľnej oblasti spektra.
Fenolkarboxylové kyseliny sú kryštalické látky rozpustné v alkohole, etylacetáte, éteri, vodných roztokoch hydrogénuhličitanu sodného a octanu sodného.
Chemické vlastnosti jednoduchých fenolov sú spôsobené prítomnosťou:
aromatický kruh
fenolický hydroxyl
karboxylová skupina
glykozidická väzba.
Fenolové zlúčeniny sa vyznačujú chemickými reakciami:
Podstupujú hydrolytické reakcie (v dôsledku glykozidických väzieb) s kyselinami, zásadami a enzýmami.
Fenolické glykozidy ľahko oxidujú najmä v alkalickom prostredí (aj so vzdušným kyslíkom) za vzniku zlúčenín s chinoidnou štruktúrou.
Fenolové zlúčeniny, ktoré majú kyslé vlastnosti, tvoria s alkáliami vo vode rozpustné fenoláty.
Tvoria farebné komplexné zlúčeniny s iónmi kovov (Fe, Pb, Al, Mo, Cu, Ni).
Vstupujú do azokopulačných reakcií s diazóniovými soľami, pričom vytvárajú azofarbivá od oranžovej po čerešňovú červenú.
Fenolkarboxylové kyseliny tvoria estery (depsidy).
Biosyntéza, lokalizácia a vplyv podmienok prostredia na
akumulácia jednoduchých fenolových zlúčenín.
Biosyntéza jednoduchých fenolov vo vyšších rastlinách sleduje dráhu šikimátu.
Fenolové zlúčeniny sú lokalizované v nadzemných častiach (listy a výhonky medvedice a brusnice , a v podzemných orgánoch (podzemky samčej paprade, podzemky a korene Rhodiola rosea, kôra koreňov bavlníka).
V období pučania a kvitnutia sa v surovinách medvedice a brusníc hromadí aglykón hydrochinón, ktorý pri sušení surovín podlieha oxidácii na chinóny - tmavé pigmenty, takže suroviny pripravené v období kvitnutia sčernejú.
Glykozid arbutín sa tvorí na jeseň v období plodenia a na jar pred kvitnutím. Počas toho istého obdobia bola maximálna akumulácia glykozidu salidrosidu v surovinách Rhodiola rosea, floroglucidov v podzemkoch paprade a gosypolu v kôre koreňov bavlníka.
Ku akumulácii jednoduchých fenolov a ich glykozidov dochádza v miernom a chladnom podnebí v rastlinách rastúcich v zónach lesov a tundry.
Metódy izolácie a identifikácie.
Fenolické glykozidy sa extrahujú z rastlinného materiálu etylalkoholmi a metylalkoholmi (96, 70 a 400), potom sa čistia.
Izolácia jednotlivých zlúčenín sa vykonáva spravidla adsorpčnou chromatografiou na polyamide, silikagéli a celulóze.
Voda a vodný alkohol sa používajú ako elučné zmesi, ak je adsorbentom polyamid alebo celulóza, alebo rôzne zmesi organických rozpúšťadiel.
Fenolické glykozidy v MP možno identifikovať chromatografiou v tenkej vrstve sorbentu alebo na papieri. Pri ošetrení špecifickými činidlami a skenovaní pod UV svetlom sa javia ako farebné škvrny so zodpovedajúcimi hodnotami Rf. Napríklad hlavná zložka podzemných orgánov Rhodiola rosea rosavin je detegovaná po chromatografii na platniach v tenkej vrstve sorbentu v UV svetle vo forme fialovej škvrny. A ďalšia zložka Rhodioly – salidrozid – sa prejavuje diazotovaným sulfacylom vo forme červenkastej škvrny. Na identifikáciu študovaných zložiek sa široko používa chromatografia v prítomnosti štandardných vzoriek.
Pre jednotlivé látky sa zisťuje teplota topenia a špecifická rotácia a zaznamenávajú sa UV a IR spektrá.
Na identifikáciu fenolových glykozidov sa široko používajú chemické transformácie (hydrolýza, acetylácia, metylácia) a porovnanie konštánt transformačných produktov s údajmi z literatúry pre domnelý glykozid.
Fenolické glykozidy s voľnou hydroxylovou skupinou poskytujú všetky reakcie charakteristické pre fenoly (reakcia s železito-amónnym kamencom, so soľami ťažkých kovov, s diazotovanými aromatickými amínmi atď.).
Ak je fenolický hydroxyl glykozylovaný, ako v prípade salicínu, reakcie sa uskutočňujú po predbežnej hydrolýze glykozidu kyselinami alebo enzýmami. Rovnaké kvalitatívne reakcie sa používajú na detekciu fenolových glykozidov v chromatogramoch.
V prípade chromatografie na tenkej vrstve silikagélu je možné chromatogramy spracovávať aj 4% H2SO4 v absolútnom etylalkohole. V tomto prípade sa fenolové glykozidy v závislosti od ich štruktúry nachádzajú vo forme žltých, červených, oranžových alebo modrých škvŕn.
Pri spracovaní chromatogramov roztokom dusičnanu strieborného a alkálie sa fenolové glykozidy detegujú vo forme hnedých škvŕn s rôznymi odtieňmi.
. Metódy analýzy surovín obsahujúcich jednoduché fenolové zlúčeniny.
Kvalitatívna a kvantitatívna analýza surovín je založená na fyzikálnych a chemických vlastnostiach.
Kvalitatívna analýza.
Fenolové zlúčeniny sa extrahujú z rastlinných materiálov vodou, potom sa extrakty čistia od sprievodných látok zrážaním roztokmi octanu olovnatého. Kvalitatívne reakcie sa uskutočňujú s čisteným extraktom.
Jednoduché fenoly a aglykóny fenolglykozidov dávajú
charakteristické pre fenolové zlúčeniny reakcie:
s feroamónnym kamencom
so soľami ťažkých kovov
s diazotovanými aromatickými amínmi.
Špecifické reakcie (GF X1):
- pre arbutín(suroviny medvedice a brusnice obyčajnej) využívajú farebné kvalitatívne reakcie:
s kryštalickým síranom železnatým.
Reakcia je založená na produkcii komplexu, ktorý mení farbu z fialovej na tmavú s ďalšou tvorbou tmavofialovej zrazeniny.
od 10% - roztok sodnej soli fosfomolybdénovej kyseliny v kyseline chlorovodíkovej.
Reakcia je založená na tvorbe modrej komplexnej zlúčeniny.
pre salidrozid(surovina Rhodiola rosea):
azokondenzačná reakcia s diazotovaným sulfacylom sodným s tvorbou čerešňovo-červeného azofarbiva.
salidrosidové azofarbivo
Kvantifikácia.
Na kvantitatívne stanovenie jednoduchých fenologlykozidov v liečivých rastlinných materiáloch sa používajú rôzne metódy: gravimetrické, titrimetrické a fyzikálno-chemické.
1. Gravimetrickou metódou určiť obsah floroglucidov v podzemkoch samčej paprade. Metóda je založená na extrakcii floroglucidov zo surovín dietyléterom v Soxhletovom prístroji. Extrakt sa prečistí, éter sa oddestiluje, získaný suchý zvyšok sa vysuší a privedie do konštantnej hmotnosti. Pokiaľ ide o absolútne suché suroviny, obsah floroglucidov nie je nižší ako 1,8%.
2. Titračná jodometrická metóda (založený na oxidácii hydrochinónu jódom získaným po extrakcii a hydrolýze arbutínu) sa používa na stanovenie obsahu arbutínu v brusnici a medvedici. Hydrochinónový aglykón sa po získaní čisteného vodného extraktu a vykonaní kyslej hydrolýzy arbutínu oxiduje na chinón pomocou 0,1 M roztoku jódu v kyslom prostredí a v prítomnosti hydrogénuhličitanu sodného.
Hydrolýza sa vykonáva koncentrovanou kyselinou sírovou v prítomnosti zinkového prachu, takže uvoľnený voľný vodík zabraňuje vlastnej oxidácii hydrochinónu. Ako indikátor sa používa roztok škrobu.
3. Spektrofotometrická metóda používa sa na stanovenie obsahu salidrozidov v surovinách Rhodiola rosea.
Metóda je založená na schopnosti farebných azofarbív absorbovať monochromatické svetlo s vlnovou dĺžkou 486 nm. Optická hustota farebného roztoku získaného reakciou salidrozidu s diazotovaným sulfacylom sodným sa stanoví pomocou spektrofotometra. Obsah salidrozidu sa vypočíta s prihliadnutím na špecifickú rýchlosť absorpcie GSO salidrozidu E 1 % / 1 cm = 253.
Surovinová základňa rastlín s obsahom jednoduchých fenolových zlúčenín.
Surovinová základňa je pomerne dobre zabezpečená, potreba surovín medvedice, brusnice, paprade a rozchodnice ružovej je pokrytá divo rastúcimi rastlinami. Druhy bavlny sú široko pestované.
Brusnica obyčajná sa vyskytuje v lesných a tundrových zónach a medvedica sa vyskytuje v lesnej zóne európskej časti krajiny, na Sibíri a na Ďalekom východe. Brusnice rastú v borovicových a smrekových lesoch, na vlhkých miestach, pozdĺž okrajov rašelinísk. Medvedica v suchom borovicovom bielom machu a listnatých lesoch, čistinách, slnečných, piesočnatých pôdach.
Samčia papraď štítnatá rastie v lesnej zóne európskej časti, v horách Kaukazu, Pamíru a Altaja. Preferuje tienisté ihličnaté a malolisté lesy.
Biotop Rhodiola rosea pokrýva polárne arktické, alpské a pásmo európskej časti, Ural, Ďaleký východ, pohoria južnej Sibíri, Altaj, Sayan) a východný Kazachstan. Rhodiola rosea tvorí húštiny v údoliach riek, lesoch a vlhkých lúkach. Hlavné húštiny sú na Altaji.
V Strednej Ázii a na Kaukaze sa bavlna pestuje vo veľkej miere. Malvaceae.
Vlastnosti zberu, sušenia a skladovania surovín,
Obstarávanie brusnicových surovín sa vykonáva v dvoch obdobiach - skoro na jar pred kvitnutím a na jeseň (počas obdobia plodenia). Sušenie na vzduchu alebo umelé sušenie - pri teplote nie vyššej ako 50 - 60 ° C v tenkej vrstve.
Suroviny Rhodiola rosea („zlatý koreň“) sa zbierajú koncom leta a na jeseň. Sušíme pri teplote 40 0 C.
Suroviny štítnika samčieho sa zbierajú na jeseň, sušia sa v tieni alebo v sušičkách pri teplote najviac 40-50°C.
Surovina bavlny – koreňová kôra – sa zberá po zbere bavlny.
Suroviny skladujte podľa všeobecného zoznamu na suchom, dobre vetranom mieste.
Čas použiteľnosti - 3 roky. Oddenky samčieho štítenca sa skladujú 1 rok.
Spôsoby využitia surovín, obsahujúce jednoduché fenolické zlúčeniny.
Od liečivé rastlinné suroviny obsahujúce fenolové glykozidy sa získavajú:
1. Extemporálne dávkové formy:
- odvary (suroviny brusnice, medvedice, Rhodiola rosea);
Kolekcie (suroviny brusnica, medvedica, Rhodiola rosea).
2. Extrakčné (galenické) prípravky:
- extrakty:
Tekutý extrakt (rizómy a rizómy rosea);
Hustý éterický extrakt (oddenky samčej paprade).
3. Prípravky jednotlivých látok:
3% gosypolová mast a očné kvapky - 0,1% roztok gosypolu v 0,07% roztoku tetraboritanu sodného (kôra z koreňa bavlníka).
lekárske využitie surovín a prípravkov,
1. Antimikrobiálne, protizápalové, diuretické (diuretikum) efekt je typický pre suroviny brusnice a medvedice. Je to kvôli prítomnosti arbutínu v surovine, ktorý sa vplyvom enzýmov v gastrointestinálnom trakte štiepi na hydrochinón a glukózu. Hydrochinón, vylučovaný močom, má antimikrobiálny a dráždivý účinok na obličky, čo spôsobuje diuretický účinok a protizápalový účinok. Protizápalový účinok je spôsobený aj prítomnosťou tanínov.
Liekové formy zo surovín brusnice a medvedice lekárskej sa používajú na liečbu zápalových ochorení obličiek, močového mechúra (cystitída, pyelonefritída, pyelitída) a močových ciest. Odvar z listov brusnice sa často používa na liečbu chorôb spojených s poruchou metabolizmu minerálov: urolitiáza, reumatizmus, dna, osteochondróza.
Vedľajší účinok: pri užívaní veľkých dávok je možná exacerbácia zápalových procesov, nevoľnosť, vracanie a hnačka. V tomto ohľade sa odporúča užívať dávkové formy zo surovín brusnice a medvedice v kombinácii s inými rastlinami.
2. Antivírusováúčinok je charakteristický pre fenolové zlúčeniny v kôre koreňov bavlníka. V lekárskej praxi prípravky gosypolu
Aplikácia.
Nízkomolekulárne fenolové zlúčeniny a ich deriváty majú antiseptický a dezinfekčný účinok.
Fenolové glykozidy obsahujúce arbutín majú antimikrobiálnu a diuretickú aktivitu. Glykozid salidrozid obsiahnutý vo vŕbovej kôre a podzemných orgánoch Rhodiola rosea má stimulačný a adaptogénny účinok.
Kyselina salicylová a jej deriváty sú známe ako protizápalové, antipyretické a analgetické látky. Výťažok z kôry vŕby bielej s obsahom salicínu sa teda v ľudovom liečiteľstve oddávna používa pri horúčkovitých stavoch, zápaloch ústnej sliznice a horných dýchacích ciest (vo forme výplachu), pri kožných ochoreniach (vodové vody).
Floroglucidy zo samčej paprade pôsobia ako anthelmintiká.
pri liečbe herpes zoster, herpes simplex, psoriázy (linimenty), herpetickej keratitídy (očné kvapky).
3. Adaptogénne, stimulujúce a tonizujúceÚčinok majú prípravky z podzemkov a koreňov Rhodiola rosea. Lieky zvyšujú výkonnosť pri únave, ťažkej fyzickej práci, majú aktivačný účinok na mozgovú kôru. Používa sa na neurózy, hypotenziu, vegetatívno-vaskulárnu dystóniu, schizofréniu.
Kontraindikácie: hypertenzia, horúčka, nepokoj. Neordinujte v lete v horúcom počasí a popoludní.
4. Anthelmintikum (anthelmintikum)Účinok majú prípravky z podzemkov samčej paprade.
Hustý extrakt je sedavá zelená tekutina so zvláštnou vôňou a chuťou. Dostupné v kapsulách po 0,5 g. Liek sa uchováva na mieste chránenom pred svetlom podľa zoznamu B.
Použitie olejových laxatív (ricínový olej) je neprijateľné, pretože liek sa v ňom rozpúšťa, absorbuje sa do krvi a môže spôsobiť otravu. Preto sa liek používa iba v nemocniciach pod prísnym dohľadom lekára.
Okrem toho sa vyznačujú vlastnosťami v dôsledku prítomnosti oboch typov funkčných skupín a benzénového kruhu v molekule.
Fenolové kyseliny sú kryštalické pevné látky. Fenolové kyseliny, ktoré obsahujú jeden fenolický hydroxyl, sú relatívne málo rozpustné v studenej vode, ale dobre sa rozpúšťajú v horúcej vode a mnohých organických rozpúšťadlách. S nárastom počtu fenolických hydroxylov sa zvyšuje rozpustnosť fenolových kyselín.
Distribúcia v prírode[ | ]
Fenolové kyseliny sú v prírode veľmi rozšírené, preto sa dajú extrahovať z prírodných surovín (ako je krvavočervený hloh, arónia, propolis). Fenolové kyseliny sú hlavnou zložkou (55 – 85 %) zvyšku z destilácie drevnej živice z drevnej smoly.
Syntéza [ | ]
Na získanie fenolových kyselín sa často používajú syntetické metódy. Najmä kyselina 2-hydroxybenzoová (salicylová) sa extrahuje z oxidu uhličitého v autoklávoch pri 180 °C, po čom nasleduje spracovanie reakčného produktu s kyselinou chlorovodíkovou, Kolbeho syntéza:
C6H5ONa + С02 180 С → С6Н4 (ONa) COOH; C6H4 (ONa) COOH + HC1 -> C6H4 (OH) COOH + NaCl
Chemické vlastnosti[ | ]
Fenolové kyseliny majú súčasne vlastnosti karboxylových kyselín a fenolov. Okrem toho sa vyznačujú vlastnosťami vďaka prítomnosti oboch typov funkčných skupín a benzénového kruhu v molekule.
Tepelný rozklad[ | ]
Pri zahrievaní sa fenolové kyseliny rozkladajú za vzniku fenolových zlúčenín a oxidu uhličitého. Napríklad pri zahrievaní sa kyselina salicylová rozkladá na fenol a oxid uhličitý:
HOC6H4COOH → C6H5OH + CO2 kyselina salicylová fenol oxid uhličitý
Esterifikačná reakcia (na karboxylovej skupine)[ | ]
Fenolové kyseliny, podobne ako karboxylové kyseliny, sú schopné tvoriť estery vďaka prítomnosti karboxylových a hydroxylových skupín.
Napríklad tvorba esteru kyseliny salicylovej - kyseliny acetylsalicylovej:
HOC6H4COOH + H3C-C(=O)-O-(O=)C-CH3 → C6H4(COOH)-O-CO-CH3 + CH3COOH kyselina salicylová ester kyseliny octovej kyselina acetylsalicylová kyselina octová
a tvorba esteru kyseliny galovej, jedna molekula kyseliny galovej reaguje so svojím karboxylom, druhá so svojim fenylhydroxylom. Čínsky tanín je glukozid kyseliny digalovej a glukózy.
Tvorba solí[ | ]
Fenolové kyseliny, podobne ako karboxylové kyseliny, tvoria soli. Napríklad tvorba salicylátu sodného interakciou kyseliny salicylovej a hydroxidu sodného:
HOC6H4COOH + NaOH → HOC6H4COONa + H2O kyselina salicylová salicylát sodný
Reakcia s chloridom železitým (na fenolovej skupine)[ | ]
Často je potrebné zistiť prítomnosť kyseliny salicylovej a iných fenolových kyselín v konzervovaných potravinách. Potom sa 2 až 3 ml testovacieho roztoku umiestnia do skúmavky a pridá sa niekoľko kvapiek 1 % roztoku chloridu železitého. Objaví sa fialová farba. Na rozdiel od fenolu sa môže objaviť aj v alkoholovom roztoku kyseliny. Sfarbenie vzniká ako výsledok tvorby komplexných solí počas interakcie fenolových skupín šiestich molekúl fenolovej kyseliny s molekulou FeCl3.
Kyselina galová ľahko reaguje s chloridom železitým a vytvára modro-čierny reakčný produkt (atrament).
Nukleofilná substitučná reakcia s halogénmi[ | ]
Prítomnosť fenolových skupín (-OH) v molekule fenolových kyselín im umožňuje za normálnych podmienok vstupovať do reakcií substitúcie atómov vodíka benzénového kruhu halogénmi. Kyselina benzoová a bežné aromatické kyseliny nevstupujú do takýchto reakcií.
Napríklad bromácia kyseliny salicylovej:
HOC6H4COOH + Br2 → HO(Br)C6H3COOH + HOC6H3(Br)COOH + 2HBr kyselina salicylová kyselina p-brómsalicylová kyselina o-brómsalicylová
Fenolová skupina v molekule kyseliny salicylovej pôsobí ako substituent prvého druhu – usmerňuje atómové skupiny a jednotlivé atómy tak, aby nahradili benzénový kruh atómom vodíka v polohe o a p.
Typickí predstavitelia a ich deriváty, využitie fenolových kyselín v medicíne a priemysle[ | ]
Kyselina 2-hydroxybenzoová alebo salicylová je typická fenolová kyselina, niekedy sa nazýva kyselina hydroxybenzoová HOC6H4COOH. Soli a estery kyseliny salicylovej - salicyláty. Prvýkrát bol extrahovaný z esterov obsiahnutých v pletivách niektorých rastlín – libavky a esenciálneho oleja z Gaultheria procumbers. Kyselina salicylová je kryštalická pevná látka. Má baktericídny účinok. Jeho soli a estery sú široko používané v medicíne a veterinárnej medicíne ako liečivá. Kyselina salicylová sa široko používa na výrobu liekov (napríklad kyselina acetylsalicylová, fenylsalicylát), moriacich farbív, fungicídov (napríklad), odorantov (metylsalicylát, benzylsalicylát), antiseptík v potravinárskom priemysle, v konzervárstve, ako napr. činidlo na kolorimetrické stanovenie v roztokoch železa a medi, ako acidobázický indikátor pri luminiscenčnej analýze (pri pH = 2,5...4,6 a v prítomnosti kyseliny sa objaví modrá luminiscencia) atď.
3,4,5 - kyselina trihydroxybenzoová alebo kyselina galová - kyselina fenolová obsahujúca jednu
MINISTERSTVO POĽNOHOSPODÁRSTVA. ZSSR
VŠEOBECNÝ VÝSKUMNÝ ÚSTAV FYTOPATOLÓGIE
- : ; - ; : " " ;
Rukopis napísala Lýdia Vladimirovna ROZUM. ■ ■ 4 .
FENOLCDRBONOVÉ KYSELINY PŠENIČNÝCH RASTLÍN POŠKODENÝCH HRDZOU STONKOV
(01/06/11 - fytopatológia a ochrana rastlín)
dizertačná práca pre titul kandidáta biologických vied ■
MOSKVA -1977
Práca bola vykonaná v laboratóriu biochémie a fyziológie rastlín ■ Výskumný ústav fytopatológie Severného Kaukazu. * -
Vedeckí školitelia: doktor biologických vied, profesor M. I. Zaprometov, kandidát poľnohospodárskych vied V. V. Chigrii.
Oficiálni oponenti: doktor biologických vied, profesor V., I. Kefeli, kandidát biologických vied V..V. ma-
Vedúca inštitúcia ~ Celozväzový výskumný ústav ochrany rastlín.
Obhajoba dizertačnej práce sa uskutoční dňa 197
o 10. hodine na zasadnutí odbornej rady Celozväzového vedecko-výskumného ústavu fytopatológie,
Dizertačnú prácu nájdete v knižnici ústavu. , ""
vedecký tajomník- ;
kandidát poľnohospodárstva
vedy; . ■ ^
G. V. Pyžnková
VŠEOBECNÝ POPIS PRÁCE
Relevantnosť problému. V súčasnosti je čoraz dôležitejšia ochrana plodín pred škodcami a chorobami Jednou zo škodlivých chorôb obilných plodín je hrdza na stonke pšenice, ktorá spôsobuje obrovské straty na úrode a znižuje komerčnú kvalitu obilia (Peterson, 1958; Chumakov et al., 1965). . Hlavným spôsobom boja proti tejto chorobe je vývoj odolných odrôd. Napriek nepochybným úspechom však samotné šľachtiteľské opatrenia nemôžu viesť k radikálnemu riešeniu tohto problému, pretože skôr či neskôr sa biotypy patogénu v prírode rozšíria a môžu infikovať nové odrody. Doterajší pokrok v oblasti patofyziológie naznačuje, že identifikácia fyziologických a biochemických mechanizmov rezistencie voči patogénu prispeje k cielenému hľadaniu účinných prostriedkov ochrany rastlín pred hrdzou.
Informácie o zmenách vo fenolovom metabolizme v rastlinách pšenice pri napadnutí hrdzou sú veľmi vzácne a dosť protichodné. Analýza údajov z literatúry ukazuje, že chýba spoločný názor na úlohu fenolových zlúčenín v latórii "¡¿¿^¿^1 i.aV.^TT%VL[sledD°"
MOPiSH" Li., l. "l t i" V
vateln stanovil buď celkový obsah všetkých polyfenolov v zdravých a infikovaných rastlinách (Kiraly a Farkas, 1962; Seevers a Daly, 1970), alebo množstvo jedného konkrétneho metabolitu (El-Naghy, 1963 atď.). Okrem toho sa tieto štúdie uskutočňovali spravidla na veľmi mladých rastlinách. V prírode sú staršie rastliny vystavené skutočnej hrozbe infekcie hrdzou a vekom sa mechanizmus reakcií reakcie môže výrazne meniť (Chern et al., 1969; Bateman et al., 1965).
Účel a ciele štúdie. Účelom tejto práce bolo študovať metabolizmus fenolu na rbokyseliny v rastlinách pšenice pri infekcii hrdzou stonkou. Fenolkarboxylové kyseliny sú kľúčovými metabolitmi fenolového metabolizmu a sú prekurzormi mnohých aromatických zlúčenín a lignínu (Zanrometov, -1964, 197Ü; Towers, 1968). Majú vysokú fyziologickú aktivitu a podieľajú sa na širokej škále metabolických procesov a existuje dôvod domnievať sa, že hrajú dôležitú úlohu pri vzniku precitlivenosti.“
Ciele štúdie zahŕňali:
1) štúdium postinfekčných zmien v hlavných fenolkarboxylových kyselinách pšenice na začiatku vývoja choroby a v čase objavenia sa viditeľných symptómov choroby;
2) stanovenie aktivity enzýmov súvisiacich s akumuláciou týchto fenolkarbónových kyselín;
3) získanie informácií o hubovej a cytotoxicite fenolových zlúčenín pšenice, o ich fyziologických funkciách.
Vedecká novinka, praktická hodnota diela a spôsoby realizácie. Prvýkrát sa uskutočnila systematická štúdia metabolizmu fenolkarbokyselin v rastlinách pšenice postihnutých hrdzou stonkou. Boli študované najskoršie zmeny v obsahu fenolkarboových kyselín počas infekcie, ktoré priamo súvisia s nekrobiózou. Zistilo sa, že rozvoju ochranných nekrogénnych reakcií predchádza akumulácia v pletivách rezistentných rastlín určitých fenolkarbónových kyselín, ktoré majú vysokú fungicídnu a cytotoxicitu. Na rozdiel od dobre známych štúdií o úlohe polyfenolov v odolnosti rastlín pšenice voči infekčným chorobám, naše štúdie boli realizované na dospelých rastlinách pšenice, ktoré sú v prírode vystavené skutočnej hrozbe infekcie hrdzou. Experimentálne výsledky sú dôležité pre pochopenie mechanizmov obranných reakcií rastlín a môžu byť použité pri cielenej syntéze nových antikoróznych fungicídov.
Schválenie. Dizertačné materiály boli prezentované na All-Union Symposium on Phenolic Compounds (Alma-2
Ata, 1971) a na III. All-Union Symposium on Phenolic Compounds (Tbilisi, 1976).
Pracovná záťaž. Dizertačná práca je prezentovaná na 137 stranách strojom písaného textu a pozostáva z úvodu, troch kapitol experimentálnej časti, záveru, zoznamu citovanej literatúry; obsahuje 12 obrázkov a 21 tabuliek v texte. Zoznam použitých literárnych zdrojov obsahuje 230 titulov, z toho 131 v cudzom jazyku.
Časť I prehľadu poskytuje údaje o širokej distribúcii fenolových zlúčenín v rastlinnom svete a uvádza zoznam najdôležitejších funkcií týchto zlúčenín v metabolických procesoch. Časť II odhaľuje dôležitú úlohu polyfenolov v odolnosti rastlín voči hubovým, bakteriálnym a vírusovým ochoreniam.
EXPERIMENTÁLNA ČASŤ Kapitola!. MATERIÁLY A METÓDY VÝSKUMU
Štúdie sa uskutočnili na dvoch pároch odrôd: Kaplya a Emmer, patriace k druhu Triticum dicoccum, Balladi 116 a Kubanka 3, patriace k druhu Triticum durum. Rastliny sa pestovali v skleníku až do fázy nasadenia a infikovali sa čerstvo zozbieranými uredospórami 40. rasy Puccinia graminis Pers f. sp. tritici Eriks a Herrn. Prvá odroda každého páru je odolná voči tejto rase hrdze, druhá je náchylná. Keď bola infikovaná odroda Balladi 116, typ reakcie bol 0-0; kvapky-0; -1, Emmer a Kubanka 3-3-4 podľa Goymanovej klasifikácie (Goyman E., 1954). Nekompatibilnou kombináciou s týmto patogénom boli teda odrody Kapl n Balladi 116, kým odrody Emmer a Kubanka 3 boli kompatibilné.
Vzorky infikovaných a kontrolných (neinfikovaných) rastlín boli odobraté na samom začiatku patogenézy (druhý deň po infekcii) a počas reprodukčnej fázy vývoja huby (piaty deň). Celé listy boli zmrazené kvapalným dusíkom, rozomleté, lyofilizované, zatavené do ampuliek a uchovávané v chlade na analýzu.
Rozpustné fenolové zlúčeniny sa extrahovali horúcim 80 % etanolom. Ten sa odparil, vodný zvyšok sa okyslil na pH 2,0 a voľné fenolkarboxylové kyseliny sa extrahovali dietyléterom.
nolkarboxylové kyseliny sa stanovili po dvadsiatich hodinách hydrolýzy vodného zvyšku prípravkom p-glukozidázy (0,07 mg/ml) pri 37 °C a následnej extrakcii dietyléterom Rozpustné esterifikované formy fenolkarboxylových kyselín sa stanovili po piatich hodinách hydrolýzy (. 2 ppm NaOH v dusíkovej atmosfére) vodného eluátu zostávajúceho po ošetrení roztoku p-glukosnázou Vybielený rastlinný materiál zostávajúci po extrakcii rozpustných polyfenolov sa inkuboval päť hodín v dusíkovej atmosfére s 2 a NaOH a etanolom. - nerozpustné éterovo viazané fenolové kyseliny uvoľnené počas hydrolýzy boli extrahované dietyléterom okyslením zmesi na pH 2,0. zmes toluén-kyselina octová - voda (4:1:5) v druhom smere. Chromatogramy boli ošetrené slabým roztokom solí silnej červenej GG, fenolcarSyunovysovými kyselinami boli eluované z papiera s 0,05 N. "NaOH v etanole a používa sa na kvantifikáciu.
Stanovenie glykozidázovej aktivity sa uskutočnilo na proteínových prípravkoch izolovaných zo zdravých a infikovaných rastlín s použitím zodpovedajúcich l-nitrofenolových glykozidov ako substrátov (Jaynes et al., 1972).
Aktivita fenylalanín-lmónnej lyázy bola stanovená metódou Koufcol a Conn (1961).
Schopnosť rastlín pšenice viazať fenolové zlúčeniny bola študovaná na príklade kyseliny ferulovej, ktorá bola zavedená do rastlín vo forme 2-10~3 M roztoku absorpciou cez časti listov. Intenzita väzby bola hodnotená porovnaním množstva kyseliny zostávajúcej vo voľnom stave s množstvom nájdeným v hydrolyzovaných formách 3 hodiny po ukončení absorpcie roztoku.
Vplyv fenolových zlúčenín na klíčiace uredo-spóry hrdze stonkovej bol študovaný v koncentračnom rozmedzí od 10 g M do 2,5 10-5 M. Pri štúdiu vplyvu rôznych fenolových zlúčenín na toxicitu kyseliny ferulovej bola použitá v r. koncentrácie 2-10-3 M a 5 10-4 M. Ostatné fenolové zlúčeniny boli pridané ku kyseline ferulovej v pomeroch 1:5; 1:2; 2:1; 5:1. Roztoky zlúčenín fepolu sa zmiešali s agarom, naniesli sa na podložné sklíčka a nastriekali sa na ne uredosiory. Staré sklo - 4
18 hodín v tme pri 18-20 °C. Počítanie vyklíčených spór sa uskutočnilo v 10 zorných poliach mikroskopu.
Cytotoxické vlastnosti feiolkarboxylových kyselín sa posudzovali podľa rozkladu chlorofylu v rezoch listov pšenice inkubovaných v roztokoch študovaných zlúčenín. Stanovenie obsahu chlorofylu sa uskutočnilo podľa metódy, ktorú opísal Kulaeva (Kulaeva, 1973). Okrem toho boli cytotoxické vlastnosti fenolových zlúčenín hodnotené ich účinkom na schopnosť listových tkanív absorbovať kyslé fuchsínové farbivo z roztoku; farbivo sa potom eluovalo z tkanív a kolorimetrizovalo pri 545 nm.
Na štúdium možnosti zvýšenia odolnosti rastlín pšenice voči hrdzi (zvyšovaním hladiny endogénnych polyfenolov) boli infikované rastliny náchylnej odrody Kubanka 3 trikrát ošetrené roztokmi fenolkarboxylových kyselín v koncentrácii 10-3 M. Na deviaty deň sa bral do úvahy počet vyvinutých pustúl na kontrolných a ošetrených rastlinách.
Výsledky experimentov boli podrobené variačnému štatistickému spracovaniu pomocou Studentovho testu (Snedekor, 1961) na úrovni pravdepodobnosti P = 0,95,
Kapitola II. POSTINFEKČNÉ ZMENY V OBSAHU FENOLKARBOXYLOVÝCH KYSELÍN
A LIGNÍN V RASTLINÁCH PŠENICE PRI INFEKCIÍ HRDZOU STONKOVEJ
Fenolkarboxylové kyseliny (PCA) rastlín pšenice sa nachádzajú ako vo voľnom stave, tak aj v zložení glykozidov a esterov, rozpustné v etanole aj nerozpustné. Celkové množstvo všetkých foriem PCA v listoch pšenice sa pohybovalo v rozmedzí 2228-3259 μg/g sušiny, "Obsah rozpustných esterov bol v priemere 49% z celkového množstva, nerozpustných - 39%, glykozidov - 9% a voľnej PCA - 3 %. Vo frakciách voľných, glykozidovo viazaných, éterovo viazaných rozpustných foriem FCA ste identifikovali kyseliny ferulovú, vanilovú, syringovú, p-kumarovú, p-hydroxybenzoovú, zatiaľ čo vo frakcii nerozpustných esterov - len ferulovú, kyseliny vanilovej a p-kumarovej, ako je ferulová a vanilínová, sú prítomné vo všetkých frakciách FCA, takmer vždy kvantitatívne prevažujú a možno ich pravdepodobne považovať za jednu z hlavných zložiek fenolového komplexu rastlín pšenice.
Infekcia pšenice hrdzou stonkovou spôsobuje výrazné zmeny v metabolizme PCA. Údaje v tabuľke 1
(% kontrolovať)
Fenolkarboxylové KYSELINY Nekompatibilná kombinácia Kompatibilná kombinácia
Ka pli Ba.plali 116 Emmer Kubanka 3
Ferulic...... 233* 171* 64* 85
Vanilín..... 183* 125 76 10)
Orgován...... 126* 117 194* 85
p-Kumaronaya..... 169* 131* 127 100
p-OxybeshoAiaya.... 133 120
* Rozdiely sú významné pri P=0,95.
naznačujú, že rezistentné odrody sa vyznačujú akumuláciou voľných fepolkarboxylových kyselín, na rozdiel od náchylných odrôd, ktoré túto schopnosť nemajú. V rezistentnej odrode Drops, ktorá dáva typickú „hypersenzitívnu“ reakciu, sa na začiatku rozvoja nekrobiózy výrazne zvýšil obsah všetkých FCA. Obsah kyseliny ferulovej, ktorá je pre patogéna najtoxickejšia, sa v tomto prípade viac ako zdvojnásobuje. V odrode Balladi 116, ktorej reakcia je bližšia imunitnej, bol tiež zistený nárast všetkých fenoluhličitých kyselín. Kyselina vanilka a kyselina syringová sa hromadia, čo môže zvýšiť toxický účinok kyseliny ferulovej. U náchylných odrôd infekcia hrdzou spravidla nebola sprevádzaná akumuláciou voľných fepolkarboxylových kyselín. Navyše v pletivách odrôd Emmer a Kubanka sa obsah kyseliny ferulovej dokonca znížil a množstvo ostatných FCA tiež kleslo alebo zostalo na kontrolnej úrovni. Zaznamenané zmeny pretrvávali na piaty deň po infekcii, nie sú však tak zreteľne vyjadrené a zjavne sú menej dôležité z hľadiska objasnenia faktorov nekrobiózy.
Infekcia nespôsobila významné zmeny v glykozidovej frakcii, aj keď do piateho dňa po inokulácii možno zaznamenať určitú tendenciu k poklesu ich hladiny, najmä u odolných odrôd. Významné zmeny boli pozorované vo frakciách rozpustných a nerozpustných esterov. Ako ukazujú údaje v tabuľke 2, obsah esterov FCA rozpustných v etanole prudko klesol už na druhý deň po infekcii. Tento pokles je výrazný najmä pri rezistentnej odrode Kaplya, ktorá sa vyznačuje b
Kyseliny fe i o lka r bo n oové Nekompatibilná kombinácia Kompatibilná kombinácia
Drops Ballady 116 Emmer Cuba Yak 3
dní po infekcii.
2 5 2 5 2 5 2 i-
Ferulic...... 37* 36* 91* 90* 68* 70* 99 98
Vanilín.....zo* 36* 64* 78* 37* 79 115 98
Orgován...... 10* 38* 79* 77* 36* 108 89 96
i-Kumarovaya..... 28* 10* 102 87 33* 66* 69* 88
l-Oxybsnzoylaya. . . . 97 73* W 114
* Rozdiely sú významné pri P = 0,95,
rozsiahla mikrobióza v miestach vstupu patogénov. Obsah kyseliny ferulovónovej, vanilovej a syringovej sa znížil aj v rezistentnej odrode Ballad“ 116. U náchylnej odrody Emmer infekcia tiež prispieva k poklesu esterovo viazanej FCA rozpustnej v etanole, ale tieto zmeny sú menej výrazné. vysoko citlivá odroda Kubanka 3, množstvo rozpustných esterov sa vplyvom infekcie prakticky nemení. "
Celkom jasné rozdiely medzi rezistentnými a citlivými odrodami sa nachádzajú vo frakcii nerozpustných esterov spojených s materiálom bunkovej steny (tabuľka 3). Rezistentné odrody reagujú na infekciu prudkým poklesom obsahu esenciálnej kyseliny ferulovej. Táto skutočnosť môže naznačovať, že niektoré reakcie v metabolizme tejto kyseliny zohrávajú dôležitú úlohu v procese patogenézy. Množstvo kyseliny vanilovej a p-kumarovej má tiež tendenciu klesať v odolných rastlinách na začiatku vývoja choroby. Naproti tomu u náchylných rastlín infekcia spravidla nespôsobuje zníženie obsahu nerozpustných foriem PCA a v niektorých prípadoch je možné pozorovať dokonca ich citeľný nárast.
Údaje o kvantitatívnych zmenách v rôznych formách FCA naznačujú, že infekcia má rôzne účinky na fenolový metabolizmus rezistentných a citlivých rastlín pšenice. Rezistentné odrody sa teda vyznačujú výraznou akumuláciou voľného PCA, ktoré majú vys
Fenolkarbónové kyseliny Nekompatibilná kombinácia Kompatibilná kombinácia
Drops Balladi 11 b Emmer Kubanka 3
dní po infekcii
Ferulic 36* 25"" 27* 36* 98 128* 80 152*
Vanilín 74* 115 85 103 167* 99 166* 127*
p-Kumarovaya 83* PZ 75 101 I 83* 90 26* 124
* Rozdiely s kontrolou sú významné pri P = 0,95.
istá fyziologická aktivita (Bardinskaya a kol., 1962; Kays a kol. 1956) a dosť hlboké zmeny vo frakcii viazaných foriem fenolových zlúčenín. Naproti tomu u náchylných odrôd podlieha určitým zmenám len množstvo foriem PCA rozpustných v etanole. Súčasne FCC nerozpustné v etanole nie sú výrazne ovplyvnené.
Zdalo sa pravdepodobné, že akumulácia voľnej PCA by mohla nastať v dôsledku: a) zvýšenia aktivity hydrolytických enzýmov, z ktorých najzaujímavejšie sú glykondázy, ktoré sú schopné hydrolyzovať nielen glykoidy, ale aj niektoré estery (Towers, 1968 ); b) zvýšenie de novo biosyntézy FCA a c) potlačenie procesov ich väzby vo forme glykozidov, esterov a lignínu (Towers, 1968). Výsledky stanovenia glykozidázovej aktivity uvedené v tabuľke 4 ukazujú, že v imunitnej odrode Balla-dn 116 sú aktivované ako p-, tak a-glykozidázy; pri rezistentnej odrode Drops, ktorá tvorí rozsiahle nekrózy, sa aktivujú iba p-glykozidázy. Glykozidázová aktivita citlivých rastlín sa spravidla znižuje alebo zostáva na kontrolnej úrovni.
Štúdia aktivity fenylalanín amónnej lyázy (NF 4.3.1.5) - (PAL-lyáza), ktorá hrá mimoriadne dôležitú úlohu v biosyntéze fenolových zlúčenín, ukázala, že u rezistentnej odrody vedie infekcia k výraznému zvýšeniu aktivita tohto enzýmu (obr. 1). U náchylnej odrody bolo pozorované mierne zvýšenie aktivity PAL-lyázy alebo dokonca zníženie jej aktivity v porovnaní s kontrolou, najmä v počiatočnom štádiu infekcie.
dní po JTT
Ryža. І Akpmosti fshlshdon - shsh jaspis b tshtshsh litih doshtsm.
Stanovenie intenzity väzby exogénnej kyseliny ferulovej ukázalo, že na začiatku patogenézy v tkanivách neinfikovaných listov odrody Kaplya sa 98% tejto zlúčeniny premenilo na viazané formy za 3 hodiny, zatiaľ čo v infikovaných listoch - iba 95% . V odrode Emmer sa intenzita väzby počas infekcie zvýšila z 93 na 98 %. Hoci sú tieto rozdiely malé, sú štatisticky významné a poukazujú na oslabenie väzbových procesov fenolkarboxylových kyselín pri infikovaní rezistentnej odrody a nárast náchylnej odrody.
Tabuľka 4
Aktivita glykozidázy (mg substrátu/m (Gproteín/hodina) v listoch pšenice (dva dni po infekcii hrdzou stonkou)
Glankozidázy Nekompatibilná kombinácia Kompatibilná kombinácia
Drops Balladn 116 Emmer Kubanka 3
zdravý nakazený zdravý nakazený zdravý nakazený zdravý nakazený
P-glukóza ida pre 338 389 75)E>9 508 387 595 496
a-glukóza a áno za 6 6 0 7 10 5 7 8
p-galaktozidáza 165 183 46 130 273 226 101 102
a-galaktozid az a 89 85 39 99 51 37 46 31
rezistentných (Kapli) odrôd, naznačuje, že v prvom prípade úspech ochrannej reakcie nie je spojený ani tak s množstvom uvoľneného PCA, ale s rýchlosťou tohto procesu v dôsledku prudkej aktivácie p- a a- glykozidázy. Akumulácia voľnej PCA v listoch rezistentnej odrody môže byť teda spojená so zvýšenou glykozidázovou aktivitou tkanív listov, aktiváciou PAL-lyázy a oslabením procesov viazania voľných kyselín.
Ako je uvedené vyššie, podiel rozpustných a nerozpustných esterov FCA predstavuje celkovo 88 % z celkového množstva pšeničnej FCA, pričom podiel voľných 3 %. „Je zrejmé, že postinfekčnú stratu esterov PCA (tabuľky 2 a 3) nemožno vysvetliť len zvýšením ich hydrolýzy, čo môže byť čiastočne spôsobené akumuláciou voľnej PCA v listoch rezistentných rastlín (tabuľka 1 Vynára sa otázka možných príčin takého prudkého poklesu esterifikovanej FCA, citeľného najmä v listoch rezistentných rastlín. Jedným z týchto dôvodov je pravdepodobne zintenzívnenie dýchania infikovaných rastlín (najmä rezistentných) a s tým spojené veľké straty. uhlík vo forme CO2. Štúdium tejto problematiky ukázalo, že na 2. deň. po infekcii v odrodách Drops a Emmer sa emisie CO2 z listov zvýšili o 54 % a 45 %. Prudký nárast strát uhlíka by mohol znížiť objem biosyntézy sekundárnych zlúčenín (vrátane lignínu) v dôsledku potreby udržiavať koncentrácie biologicky dôležitejších metabolitov na optimálnej úrovni.
Ďalším dôvodom straty esterov PCA v listoch môže byť redistribúcia fenolkarboxylových kyselín medzi nadzemnými orgánmi a koreňmi. Jedným z potvrdení platnosti tohto predpokladu je skutočnosť, že v koreňoch rastlín rezistentnej odrody Drops na začiatku ochorenia vzrástlo množstvo voľnej PCA počas infekcie o 43 %, viazanej (rozpustnej a nerozpustnej) o 78 %. a celková suma o 75 %. V odrode Emmer sa citeľne zvýšil iba obsah prvej frakcie (o 58 %). Celkový počet FCC vrátane súvisiacich foriem mierne vzrástol (o 10 %, resp. 7 %). Pri porovnaní údajov v tabuľkách 2 a 3 s výsledkami stanovenia PCA v koreňoch sa teda dá predpokladať, že akumulácia fenolkarboxylových kyselín v týchto orgánoch do určitej miery koreluje so stratou asociovaných foriem PCA v listoch. Získané údaje nestačia na úplnú interpretáciu vzťahu medzi fenolickým metabolizmom nadzemných orgánov a koreňovým systémom. Je možné, že pokles esterov PKK v infikovaných listoch je spôsobený tým, že infekcia môže spôsobiť zmeny metabolizmu v orgánoch vzdialených od miesta vývoja patogénu (Pac|ecb, 1974) a zvýšená biosyntéza PKK v koreňoch vedie k k „zachyteniu“ niektorých prekurzorov, ktoré sú normálne nasmerované od koreňov k listom. Zrejme nemôžeme vylúčiť možnosť odtoku priamo rozpustnej PCA z listov ku koreňom. Náš experiment ukázal, že keď sú korene pšenice ponorené do roztokov 4-metyllumbellifero-]0
kontratmr M
ja<г* uf* w* mi* b"ti3 /гг
Fmomya -kyselina-"
II "sférická kyselina
".........- kyselina bscinová
Puc. h Toxicita fenolových kyselín
Č. BUNIEK MESTENNÉHO PSHESCHA.
Na kyseline n-hydroxybenzoovej sa tieto látky nahromadili v listoch a stonkách.
Prudký pokles esterov PCA v infikovaných listoch rezistentných odrôd teda môže súvisieť na jednej strane s patologicky zvýšenou rýchlosťou dýchania a na druhej strane so zvýšením biosyntézy PCA v koreňoch.
Kapitola III. ŠTÚDIUM FUNGOVEJ A CYTOTOXICITY FENOLICKÝCH ZLÚČENÍN
Kyselina ferulová a ihličnatý alkohol sú najtoxickejšie pre klíčiace huby uredoslors, ktoré už pri koncentrácii 5* 10-" M potlačili klíčenie spór o 44 %, resp. o 38 %. Ostatné fenolové zlúčeniny nachádzajúce sa v rastlinnej bunke môžu mať rôzny vplyv na toxicitu kvantitatívne prevládajúca kyselina ferulová Údaje uvedené v tabuľke 5 nám skutočne umožňujú poznamenať.
Tabuľka 5
Toxicita fenolových zlúčenín a ich zmesí na zriedkavo klíčiace ospóry hrdze stonky pšenice
Zlúčenina % potlačenie klíčenia uredosloru pod vplyvom
látky v koncentrácii 5 ■ KMM materiál ti (M) zmiešaný s kyselinou ferulovou 5-10-1 M
2,5 > 10-g (5:1) 10-" (2:1) 5-10"* (1:1) 10-" (1:5)
Kyselina ferulová. . . 44
Alkohol z ihličnanov 33 77* 74* 76* 50
Vannlil..... 0 100* 71* _ 67*
Kyselina vanilka. . 0 95* 75* 55* 27*
Kyselina orgovánová. . 0 60* 45 49 59
Kyselina protokatechuová 0 - 19* 16* 13*
kvercetín...... 50 29 15* 28 32
* Rozlišujte medzi touto možnosťou a čistou! kyseliny ferulovej sú významné pri P = 0,95.
napríklad konferylalkohol vykazoval aditívnosť ku kyseline ferulovej. Pri pridávaní ďalších zlúčenín, „hlavne tých, ktoré majú 4-hydroxy, 3-metoxy alebo 4-hydroxy, 3,5-dimetoxy skupiny (kyselina vanilka a syringová, vanilín) v benzénovom kruhu) sa zaznamenáva určitý synergizmus s kyselinou ferulovou. Súčasne polyfenoly s 3,4-dioxyskupinami (kyselina protokatechuová, kvercetín) vykazovali antagonizmus.
Povaha toxického účinku fenolového komplexu je veľmi zložitá: je určená nielen koncentráciou najtoxickejších látok, ale aj ich pomerom k látkam, ktoré môžu ich účinok zosilniť alebo oslabiť.
Vzhľadom na skutočnosť, že fenolové zlúčeniny, ako sa ukázalo, majú dosť vysokú toxicitu voči hubám, zdalo sa dôležité študovať možnosť zvýšenia odolnosti rastlín pšenice priamym zavedením jednotlivých fenolkarboxylových kyselín a ich zmesí do tkaniva listov.
Údaje uvedené v tabuľke 6 nám umožňujú poznamenať, že ošetrenie listov náchylnej odrody roztokmi FCA vedie nielen k zníženiu stupňa poškodenia, ale aj k súčasnej zmene typu poškodenia rastlín. Ak teda v kontrolnom variante bol typ lézie 3-4 body, tak pri variante s účasťou kyseliny ferulovej a najmä jej zmesí s kyselinami vanilovou a syringovou bol typ lézie blízky 1. Údaje v r. Tabuľka 6 je v dobrej zhode s myšlienkou, že postinfekčné zvýšenie koncentrácie FCA v listoch môže byť jedným z faktorov zodpovedných za inkompatibilitu partnerov.
Fenolové zlúčeniny, hromadiace sa v zóne prieniku patogénov, môžu zrejme tiež vykazovať cytotoxický účinok. Keďže prvým zjavným príznakom reakcie „precitlivenosti“ je rozpad chlorofylu
*Tabuľka 6
Zmeny v reakcii rastlín pšenice na infekciu hrdzou stonkovou pod vplyvom ich ošetrenia 10-3 M roztokmi kyseliny feriolovej
Intenzita
Možnosti skúsenosti s infekciou Typ
číslo % na kontrolu reakcie
pustuly na liste *
Kontrola (voda)....... 16 100 3-4
Kyselina ferulová...... 10 63 1-2
Kyselina vanilka.... 9 56 1-2
Kyselina orgovánová...... II 69 2
kyselina protokatechuová, . . 13 81 3
kyselina p-kumarová..... 13 81 2-3
kyselina p-hydroxybenzoová.... 1! 69 2-3
Ferulová + kyselina protokatechuová
vy............ 13 81 .2
Ferulic + Vaillin Yasirene- 43
vysoká kyselina...... 7 1
Ferulic + nová vanilka + - orgován - 56 1
va i + kyselina protokatechuová 9
* Najmenší významný rozdiel pri P=0,95 je 3.
^__o o*-- 1 40
či na "* ">"s w3 »w"»
"- Lol deііstshi ferulovo" kshshtm.
*-- produkt bol vyhľadaný.
Ryža. Položky fershmi acid h product ft oxidation
la v infekčnej zóne a s tým spojenou tvorbou chlorotickej škvrny, by sa dalo predpokladať, že zmena množstva chlorofylu v listových segmentoch inkubovaných v roztokoch FCA slúži ako miera toxicity polyfenolov pre rastlinné bunky. Naša štúdia cytotoxicity fenolkarboxylových kyselín ukázala, že kyseliny ferulová a syringová v koncentráciách 4-10"3 M a 6-10~3 M spôsobili deštrukciu chlorofylu v rezoch umiestnených na roztokoch týchto kyselín. V ďalších experimentoch na cytotoxické účinok FCA sa posudzovali podľa schopnosti rastlinných tkanív, ktoré ošetrili, absorbovať farbivo - kyselinu fuchsín - z roztoku. Ako štandard toxicity bol použitý herbicíd paraquat s jasne vyjadreným nekrogénnym účinkom na rastlinné tkanivá. Glukóza a chlorid sodný boli vybrané ako zjavne netoxické látky (v koncentráciách, ktoré sme použili). Údaje uvedené na obrázku 3 nám umožňujú dospieť k záveru, že fenolkarboxylové kyseliny vykazovali cytotoxický účinok av tomto ohľade tvorili nasledujúce série: ferulová>p-kumarová>vanilková.
V rastlinách in vivo však môžu byť fenolické zlúčeniny ešte toxickejšie. Je známe, že pôsobením enzýmov oxidujúcich fenol sa polyfenoly menia na chinóny (Stom, 1972, 1973), ktoré sú podstatne toxickejšie ako pôvodné fenolické zlúčeniny (Stom, 1970). Študovali sme účinok oxidačného produktu kyseliny ferulovej (premena ferulovej kyseliny sa uskutočňovala 30 minút chrenovou peroxidázou v prítomnosti HgO2) na rezy listov pšenice. Údaje uvedené na obrázku 4 naznačujú, že oxidačný produkt kyseliny ferulovej kyselina mala vyššiu cytotoxicitu v porovnaní s pôvodnou formou tejto zlúčeniny.
Fenolkarboxylové kyseliny a pravdepodobne aj ich oxidačné produkty môžu teda vykazovať toxicitu tak pre patogén, ako aj pre samotnú rastlinnú bunku.
Záver
Zistili sme, že už na samom začiatku vývoja patogénu hrdze stonkovej v pletivách rezistentných rastlín pšenice sa zvyšuje aktivita glukozidáz a fenylalanín-amónnej lyázy, pričom intenzita väzby fenolkarboxylových kyselín vo forme rozpustných resp. nerozpustných esterov a lignínu naopak klesá. To vedie k akumulácii voľných fenolkarboxylových kyselín v infikovaných listoch, medzi ktorými prevláda kyselina ferulová, ktorá sa vyznačuje výraznou plesňovou a cytotoxicitou.
K tejto akumulácii samozrejme dochádza lokálne na miestach, kde patogén prichádza do kontaktu s listami rastliny, a toto lokálne zvýšenie koncentrácie je so všetkou pravdepodobnosťou oveľa významnejšie ako to, čo sme zistili pri analýze listu ako celku. . prípad imúnnej odrody Balladi 116 s jej bodovou nekrózou.
Pri kontakte s peroxidázovým systémom môže dôjsť k tvorbe oxidovaných produktov, ktoré sa vyznačujú vyššou plesňovou a cytotoxicitou ako materské zlúčeniny. Takýto kontakt môže nastať v dôsledku postinfekčných porúch v intracelulárnej kompartmentalizácii (Metlitsky, Ozertskovskaya, 1968). V každom prípade niet pochýb o tom, že keď sú odolné rastliny pšenice infikované hrdzou stonkovou, intenzita oxidácie fenolových zlúčenín peroxidázou prudko stúpa (Chigrip et al., 1969).
Naše predpoklady o ochranných funkciách fenolkarboxylových kyselín potvrdzujú aj výsledky experimentov, v ktorých boli náchylné rastliny ošetrené roztokmi týchto zlúčenín. Prirodzene, sme ďaleko od toho, aby sme vývoj kompatibilnej alebo nekompatibilnej reakcie s infekciou spájali iba so zvláštnosťami zmien v koncentráciách určitých fenolkarboxylových kyselín. Napriek tomu údaje získané v našej práci naznačujú, že stále existuje určitá súvislosť medzi skorými postinokulačnými zmenami vo fenolovom komplexe a povahou reakcií na infekciu hrdzou stonkou.
Výsledky štúdia charakteristík fenolového metabolizmu v rastlinách pšenice s rôznou odolnosťou voči hrdzi stonky, uskutočnené v rokoch 1968-1973, nám umožňujú vyvodiť nasledujúce hlavné závery.
1. Fenolkarboxylové kyseliny listov pšenice sú prítomné najmä vo forme esterov rozpustných a nerozpustných v etanole, ako aj vo forme glykozidov a vo voľnom stave. Celkové množstvo všetkých týchto foriem je 2,2-3,2 mg/g sušiny. Z tohto množstva tvorí podiel nerozpustných a rozpustných esterov, glykozidov a voľných kyselín v priemere 39 %, 49 %. 9 % a 3 % a
resp. V posledných troch frakciách boli nájdené kyseliny ferulová, vanilka, lila, p-kumarová a p-hydroxybenzoová, v etanole nerozpustná kyselina ferulová, vanilka a p-kumarová,
2. Pri napadnutí odolných rastlín hrdzou stonkovou sa už na začiatku patogenézy (2. deň po inokulácii) citeľne zvyšuje aktivita glykozidáz a fenylalanín-amoniumlyázy, pričom schopnosť pletív listov premieňať voľné fenolkarboxylové kyseliny do viazaného stavu klesá. Tieto zmeny vedú k prudkému zvýšeniu obsahu voľných fenolkarboxylových kyselín, najmä kyseliny ferulovej V náchylných rastlinách sa takéto zmeny nezaznamenali do 5. dňa po infekcii.
3. Infekciu odolných rastlín sprevádza pokles obsahu viazaných fenolkarboxylových kyselín a lignínu v listoch. Na druhej strane v náchylných rastlinách klesá obsah iba rozpustných fenolových zlúčenín a dokonca mierne stúpa množstvo nerozpustných esterov fenolkarboxylových kyselín,
4. Infekcia rastlín pšenice uredospórami hrdze stonky ovplyvňuje aj fenolický metabolizmus koreňov. Zmeny vyskytujúce sa v koreňoch sú zároveň opačné ako zmeny charakteristické pre infikované listy: obsah voľných fenolkarboxylových kyselín a ich nerozpustných esterov sa tu výrazne zvyšuje. Tieto procesy sú výraznejšie u odolných rastlín ako u náchylných.
5. Bola preukázaná vysoká toxicita kyseliny ferulovej pre klíčiace uredospóry patogénu. Kyselina vanilka a kyselina syringová, ktoré sú netoxické pre uredospóry, pri použití spolu s kyselinou ferulovou výrazne zosilnené]! toxický účinok posledne menovaného. Kyselina ferulová sa tiež ukázala ako najtoxickejšia pre pletivo listov pšenice, pričom k jej oxidácii došlo do 30 minút. "peroxindáza zvýšila toxicitu (spôsob tvorby ešte toxickejšieho produktu),
6. Ošetrenie infikovaných náchylných rastlín roztokom kyseliny ferulovej a najmä jej zmesou s kyselinou vanilovou a lilovou nielenže výrazne znížilo intenzitu infekcie, ale zmenilo aj typ reakcie, čím sa priblížil typu charakteristickému pre odolné rastliny. Získané údaje naznačujú, že lokálna akumulácia fenolkarbónových kyselín v zóne vývoja patogénu môže byť jednou z príčin bunkovej nekrózy a smrti patogénu v tkanivách rezistentných rastlín.
1. Zmeny vo fenolovom metabolizme v jarnej pšenici pri napadnutí hrdzou stonkou. Plant Physiology, 1969 (16), 2, 330-335 (spoluautor s V. V. Chigrinom).
2. Toxicita fenolových zlúčenín pre klíčiace uredospóry hrdze na stonke pšenice Puccinia graminis Pers f. sp. tritici Eriks a Henn. Mycology and phytopathology, 1969, 3 (3), 243-248 (v spolupráci s V. V. Chigrinom a L. M. Bessmeltsevovou).
3. Niektoré znaky fenolového metabolizmu u odrôd pšenice s rôznou odolnosťou voči hrdzi steblovej. Abstrakty druhého celoúniového sympózia o fenolových zlúčeninách. Alma-Ata, 1970, 106 (spoluautor s V.V. Chigrinom).
4. Fenolkarboxylové kyseliny a lignín v listoch odolných a náchylných odrôd jarnej pšenice pri napadnutí hrdzou stonkou. Fyziológia rastlín, 1973, 20, vysh, 5, 942-948 (spoluautor s V. V. Chigrinom, N. M. Zaprometovom).
5. Niektoré znaky fenolického metabolizmu pšenice a odolnosť voči hrdzi stebla. Abstrakty z tretieho celozväzového sympózia o fenolových zlúčeninách. Tbilisi, 1976 (spoluautor s V.V. Chigrinom, M, N. Zaprometovom).
L 77690 1/1V-77 g Objem ] p.l. Objednávka 745.
Tlačiareň moskovského poľnohospodárskeho priemyslu Akadémia pomenovaná po K-A Timiryazev 125008, Moskva A-8, Timiryazevskaya ul., 44
